理科大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀及培養(yǎng)策略：基于實證研究分析*

萬東升

(江蘇第二師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210013)

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理科大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀及培養(yǎng)策略：基于實證研究分析*

萬東升

(江蘇第二師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210013)

通過問卷調(diào)查445名理科大學(xué)生對科學(xué)知識與非科學(xué)知識的區(qū)別、科學(xué)證據(jù)與經(jīng)驗及權(quán)威的區(qū)別以及科學(xué)與迷信的區(qū)別，同時對部分理科大學(xué)生進行了追蹤訪談，發(fā)現(xiàn)理科大學(xué)生在理解科學(xué)本質(zhì)時折射出注重和諧、整體和功利結(jié)果“天人合一”的思想，且他們對科學(xué)認知還處于科學(xué)與非科學(xué)未分化的階段。因此，我國高等理科教育在提升大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的目標(biāo)應(yīng)該優(yōu)先注重大學(xué)生理解“客體”和“客觀”，將大學(xué)生對“主體”和“人心”的關(guān)注轉(zhuǎn)移到對“客體”的關(guān)注，突破“天人合一”思想。其教育內(nèi)容應(yīng)該以經(jīng)典實證主義科學(xué)觀為重點，而非后現(xiàn)代主義科學(xué)觀。

大學(xué)生；科學(xué)素養(yǎng)；中國文化；教育目標(biāo)；教育內(nèi)容

科學(xué)是人類文化的重要組成部分，它代表著人類認知能力進入了一個新的巔峰。從經(jīng)濟競爭力和國家需要來看，世界各國越來越依賴于公民的技術(shù)和科學(xué)能力。世界經(jīng)濟與合作組織(OECD)認為，解決21世紀(jì)人類面臨的食品、能源、疾病等問題，需要公民具備較高的科學(xué)素養(yǎng)，它是未來公民必備的核心素質(zhì)[1]。近年來，中國政府、科學(xué)界和教育界都對提高全民科學(xué)素養(yǎng)給予了高度的重視。《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要(節(jié)選)(2006—2010—2020年)》明確指出“科學(xué)素質(zhì)是公民素質(zhì)的重要組成部分”，并強調(diào)：“提高公民科學(xué)素質(zhì)，對于增強公民獲取和運用科技知識的能力、改善生活質(zhì)量、實現(xiàn)全面發(fā)展，對于提高國家自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型國家，實現(xiàn)經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建社會主義和諧社會，都具有十分重要的意義”。[2]但我國中學(xué)以下的學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與美國只相差1%；中學(xué)階段的學(xué)生與美國相差11%；大學(xué)生與美國相差36%，還不及美國的一半[3]。由此可以看出，中美兩國學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)差距從中學(xué)逐漸開始拉大，到了大學(xué)階段差距更加明顯。本研究將調(diào)查當(dāng)前理科大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀，分析其存在的問題和原因，并探究理科大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的策略。

一、研究的過程和方法

國際上，科學(xué)素養(yǎng)測量方式主要是問卷調(diào)查，但近年來，針對非西方國家學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的問卷調(diào)查難以測量學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)形成的原因[4]。因此，觀察和訪談等質(zhì)性研究方法作為問卷后的補充調(diào)查也開始受到關(guān)注[5]。本研究采用問卷和訪談相互結(jié)合的研究方法深入探究理科大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀。

第一，問卷調(diào)查和訪談的對象：國內(nèi)5所省屬本科高校的445名理科大學(xué)生，隨后跟蹤訪談30名理科大學(xué)生。

第二，問卷和訪談的內(nèi)容：世界經(jīng)濟與合作組織OECD發(fā)布的《PISA 2015科學(xué)框架草案》將科學(xué)素養(yǎng)定義為[6]：科學(xué)素養(yǎng)是指處理與科學(xué)相關(guān)事物的能力，成為具有科學(xué)思想的反思性公民，并愿意對科學(xué)和技術(shù)做出合理的解釋。具備科學(xué)素養(yǎng)的個體應(yīng)該掌握的知識：“科學(xué)知識(knowledge of science)”和“關(guān)于科學(xué)的知識(knowledge about science)”，其中“關(guān)于科學(xué)的知識”即科學(xué)的本質(zhì)，是科學(xué)素養(yǎng)的主要方面。也就是說，公民的科學(xué)素養(yǎng)不僅包括掌握科學(xué)知識，更重要的是理解科學(xué)的本質(zhì)，具備科學(xué)的認知與思維方式，即具備正確的科學(xué)本質(zhì)觀。因此本研究圍繞科學(xué)素養(yǎng)的主要方面——“對科學(xué)本質(zhì)的理解”進行調(diào)查。重點調(diào)查大學(xué)生對“科學(xué)知識的客觀性”“科學(xué)證據(jù)”“迷信”等三個方面的認識，即主要圍繞科學(xué)知識的客觀性和主觀性的區(qū)別、科學(xué)和迷信的區(qū)別、經(jīng)驗總結(jié)和實驗證據(jù)的區(qū)別、權(quán)威和證據(jù)的區(qū)別等進行問卷設(shè)計和訪談設(shè)計。問卷的題目形式為多項單選題，例如考察權(quán)威和證據(jù)的區(qū)別問題如下：

假如你正在做一項科學(xué)研究，為了驗證假設(shè)，下面這些資料哪一種最有價值()：

(1)著名科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)

(2)自己的實驗數(shù)據(jù)

(3)根據(jù)眾多科學(xué)家研究結(jié)果獲得的推理

(4)權(quán)威網(wǎng)站提供的最新數(shù)據(jù)

(5)不知道

對于問卷調(diào)查中被試的回答，圍繞科學(xué)知識的特點、科學(xué)與迷信的區(qū)別、科學(xué)證據(jù)與經(jīng)驗及權(quán)威的區(qū)別等進行訪談，以獲得學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)錯誤理解的原因[7]，從而為提升科學(xué)素養(yǎng)的高等理科教育提供建議和教學(xué)策略。

二、理科大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀

通過問卷調(diào)查和訪談的結(jié)果分析，理科大學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解不容樂觀，并且顯示出一些特殊性。問卷調(diào)查結(jié)果采用百分制呈現(xiàn)，訪談結(jié)果最終對30個被試呈現(xiàn)出的每個觀念類型的出現(xiàn)頻次進行識別，將2/3以上的被試持有的觀點稱為普遍的(General)；將1/3至2/3的被試持有的觀念稱為部分的(Partial)；將1/3以下的被試持有的觀念稱為小部分(Minority)，如表1。

表1 訪談中被試表現(xiàn)出的觀念類型、代表性及其核心觀點舉例

注：表中G=General；P=Partial；M=Minority

(一)對“科學(xué)知識的客觀性”的認識

問卷中36.9%的被試回答正確，其他被試不清楚什么是科學(xué)知識，較多的被試把直覺和感覺作為科學(xué)知識，例如，43%的被試認為占星術(shù)是科學(xué)；少量被試認為八卦中有不少前沿性的科學(xué)知識。訪談結(jié)果發(fā)現(xiàn)：13名被試持有從眾類觀念，他們主要把大多數(shù)人認可的東西當(dāng)成事實或科學(xué)知識。有5名被試認為“能夠?qū)ζ浣忉尩猛ǎ褪强陀^的科學(xué)知識”，本研究將其定義為“自圓其說類”觀念；14名被試持有直覺類的觀念，他們在判斷某一些事物是否為科學(xué)知識時，將感覺和直覺當(dāng)成科學(xué)知識，即感覺或者直覺上認為是科學(xué)知識或不是科學(xué)知識；有4位被試存在著唯心類觀念，其特點表現(xiàn)為對客觀真理信奉“信則靈，不信則不靈”的觀念。因此，這些觀念都沒有認識到存在著不以人的主觀意志為轉(zhuǎn)移的客觀科學(xué)知識。

(二)證據(jù)與經(jīng)驗及權(quán)威的區(qū)別

科學(xué)證據(jù)主要來源于實驗獲得的結(jié)果，也就是實驗證據(jù)。問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)27.2%的被試根據(jù)經(jīng)驗和直覺作為科學(xué)判斷的依據(jù)，例如，從一個孕婦的腳的大小可以預(yù)測她生育順利與否；問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)有近62%被試認為“著名科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)”“權(quán)威網(wǎng)站提供的最新數(shù)據(jù)”“根據(jù)眾多科學(xué)家研究結(jié)果獲得的推理”作為驗證假設(shè)的最重要的依據(jù)，而不是自己的實驗結(jié)果。訪談結(jié)果發(fā)現(xiàn)：13名被試將“證據(jù)”理解為“權(quán)威”，即將書本知識和權(quán)威人士的觀點作為證據(jù)；26位被試認為有效果、有用的就是科學(xué)的，或者簡單地將科學(xué)等同于技術(shù)。6名被試認為算命或古代醫(yī)術(shù)是具有神秘感的事物和新奇理論，所以應(yīng)該是科學(xué)的；12名被試認為古代醫(yī)術(shù)是古人經(jīng)驗的總結(jié)、概括和提煉，并把這種經(jīng)驗的總結(jié)、概括和提煉作為科學(xué)的“證據(jù)”；不能認識到實驗所提供的證據(jù)。15名被試在談?wù)摴糯t(yī)術(shù)和算命是否具有科學(xué)性時，語句中突出“‘歷史悠久’‘存在’，所以‘肯定’‘相信’有科學(xué)性”等語氣和含義。

(三)對迷信的認識

問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)62.2%的被試不能區(qū)別科學(xué)與迷信，例如，有被試認為“任何運動都是由外力推動的，生命運動也存在一個超自然的推動力”。訪談結(jié)果發(fā)現(xiàn)：9名被試屬于顯迷信者，他們觀念的主要特點是：相信世界上有鬼神或超自然力量的存在，或者相信命運，不求抗?fàn)?，相信因果報?yīng)等宿命論特點，但又區(qū)別于西方社會的宗教信仰，而是根據(jù)人生經(jīng)歷來判斷出鬼神的存在和命運的安排。所以需要說明的是，這些被試頭腦中的“神”有別于西方文化中的人格化的“神”，更多則是“鬼”的層面上的涵義；有21名被試口頭上不相信迷信，不承認有鬼神和超自然力量的存在，但在遇到麻煩以及其他方式不能解決的時候，為求心理安慰愿意嘗試求神拜佛。因此，盡管這些被試直覺和經(jīng)驗上沒有感知鬼神的存在，但是他們內(nèi)心深處抱著“寧可信其有，不可信其無”的心態(tài)。

三、分析和討論

(一)中國理科大學(xué)生對科學(xué)認知的思維特點

盡管理科大學(xué)生學(xué)習(xí)了大量的科學(xué)知識，但中國社會生活和文化環(huán)境對他們長期耳濡目染，使得他們的科學(xué)本質(zhì)觀念不同于西方學(xué)生。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對科學(xué)知識客觀性和確定性的認識，多數(shù)被試主觀和客觀不分，以經(jīng)驗和感覺代替客觀科學(xué)知識。這種“主客不分”的科學(xué)知識觀與中國文化中“天人合一”的整體思想具有一定的共通性，所以不具備分析思維方式，不能意識到實驗的控制變量思想，所有變量和需要分析的變量融為一體，把“經(jīng)驗”當(dāng)“實驗”。而西方人在處理客體時，會從背景中把該客體分離出來，并著重分析客體本身的特性，而不是把分析的重點放在它與周圍環(huán)境的聯(lián)系上。一些中外認識論比較研究也證實了這一點[8]。

本研究調(diào)查的理科大學(xué)生將權(quán)威和有用等作為科學(xué)證據(jù)，這在一定程度上反映了被試的功利主義科學(xué)觀念。其他的相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)類似的現(xiàn)象。例如，薩拉(Slay)通過人類學(xué)的研究方法，了解到學(xué)生對自然(即科學(xué))的認識和看法時，發(fā)現(xiàn)中國學(xué)生按照課本中或者標(biāo)準(zhǔn)答案來回答，即崇尚權(quán)威[9]。鄧(Deng)研究發(fā)現(xiàn)中國學(xué)生采用“實用”來代替“科學(xué)證據(jù)”[10]。同處東亞儒家文化圈中的韓國和日本等經(jīng)濟發(fā)達國家近年來也出現(xiàn)了一些類似的科學(xué)本質(zhì)觀念，他們的學(xué)生在國際學(xué)生學(xué)業(yè)評價項目中科學(xué)知識名列前茅，但是對科學(xué)的信念落后于且不同于西方國家。例如，帕克(Park)等人進行了一項加拿大和韓國學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的比較研究，發(fā)現(xiàn)加拿大學(xué)生比較關(guān)注科學(xué)是如何被發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的，而同處于儒家文化圈中的韓國學(xué)生比較關(guān)注科學(xué)知識或理論如何被其他科學(xué)家所承認，研究者們將這一差異歸為東亞儒家的集體主義文化，即重視其他人的看法[11]。

綜上所述，中國文化“天人合一”思想注重和諧、整體以及功利的結(jié)果，不注重分析思維，缺少批判性思維和質(zhì)疑精神等，影響著中國理科大學(xué)生理解“關(guān)于科學(xué)的知識(即科學(xué)的本質(zhì))”，因此提升中國學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)需要考慮這些文化的影響，構(gòu)建有針對性的科學(xué)素養(yǎng)教育目標(biāo)和內(nèi)容。

(二)中國大學(xué)生科學(xué)認知所處的階段

按照西方認識論的發(fā)展階段，我們現(xiàn)在可以將西方科學(xué)本質(zhì)觀的發(fā)展劃分為三個階段，即：前科學(xué)本質(zhì)觀階段、實證主義科學(xué)本質(zhì)觀階段和后現(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)觀階段。三個階段的特點：(1)前科學(xué)本質(zhì)觀階段。以神話和宗教來闡釋自然世界，認為上帝制造了這個有規(guī)律的世界，科學(xué)和非科學(xué)未分化，主觀和客觀不分。(2)實證主義科學(xué)本質(zhì)觀階段。明確的主客二分，具備實驗思想，崇尚形式邏輯思維，理解科學(xué)過程和非科學(xué)過程的區(qū)別，理解實驗證據(jù)的可靠性。(3)后現(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)觀階段。能夠在認識觀察、實驗等基礎(chǔ)上，承認科學(xué)研究過程中科學(xué)家的主觀性和創(chuàng)造性，同時也能在此基礎(chǔ)上認為科學(xué)知識隨著新證據(jù)的獲得而發(fā)生修正和改變以及充分理解科學(xué)的局限性。盡管本研究調(diào)查的中國理科大學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)認知處于科學(xué)和非科學(xué)未分化的前科學(xué)階段，但中國大學(xué)生的“人和客觀知識一體化”和“有我無物”的科學(xué)本質(zhì)觀，不同于西方人關(guān)注“物”的前科學(xué)階段認知。中國傳統(tǒng)文化中所蘊含的“天人合一”等思想與現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)所倡導(dǎo)的探索自然的科學(xué)精神和方法有著較大差異，這種差異反映了解決人文和科學(xué)兩大不同領(lǐng)域問題的不同思想方式，其本身并沒有孰優(yōu)孰劣之分，但科學(xué)教育需要正視這一差異才能提出針對中國大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的策略。

四、大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)策略

鑒于我國理科大學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認知具有特殊性，我們需要重新制訂適合我國大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)教育的目標(biāo)和內(nèi)容，而非模仿西方近年來的科學(xué)素養(yǎng)教育目標(biāo)和內(nèi)容。

(一)重新定位中國大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)教育目標(biāo)

中國文化中“天人合一”的思想對于協(xié)調(diào)現(xiàn)代科技發(fā)展和人類社會生活以及生態(tài)環(huán)境的關(guān)系具有積極意義，也是人類處理人文領(lǐng)域問題的重要思想和方法，但中國科學(xué)素養(yǎng)教育目標(biāo)需要從最基本的科學(xué)思維方式培養(yǎng)入手，優(yōu)先注重學(xué)生理解“客體”和“客觀”，將學(xué)生對“主體”和“人心”的關(guān)注轉(zhuǎn)移到對“客體”的關(guān)注，突破傳統(tǒng)思維的“天人合一”思想，才能達到對科學(xué)知識客觀性、科學(xué)證據(jù)和科學(xué)方法等方面的理解，從而能夠讓其區(qū)別科學(xué)與迷信?？陀^、中立、不帶感情色彩地分析事物是科學(xué)素養(yǎng)最基本的方面，同時也是客觀認識中國傳統(tǒng)文化價值最基本的條件。因此，關(guān)于中國大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，本研究針對理解“關(guān)于科學(xué)的知識(科學(xué)的本質(zhì))”進行具體的教育目標(biāo)本土化和中國化闡釋(見表2)。

表2 科學(xué)素養(yǎng)本土化目標(biāo)闡釋(針對“科學(xué)本質(zhì)”)

(二)科學(xué)素養(yǎng)教育內(nèi)容：注重經(jīng)典科學(xué)本質(zhì)和思想

西方發(fā)達國家科學(xué)素養(yǎng)教育中滲透科學(xué)具有暫時性、主觀性以及科學(xué)受社會文化影響等內(nèi)容，與發(fā)達國家近年來科學(xué)給環(huán)境、健康和能源等帶來的負面效應(yīng)相關(guān)，人們?nèi)找嬉庾R到需要對科學(xué)技術(shù)進行反思。一些反思科學(xué)的后現(xiàn)代主義科學(xué)觀從科學(xué)和人文的聯(lián)系以及科學(xué)的利與弊來闡釋科學(xué)知識的相對性等局限性內(nèi)容。這些新科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)容不僅包含經(jīng)典實證主義科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容，而且更多地關(guān)注了科學(xué)與社會實踐相聯(lián)系的內(nèi)容。以美國近年來的科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)為例，他們強調(diào)通過社會實踐和科學(xué)反思解決人類面對的問題。因此，美國科學(xué)素養(yǎng)教育已經(jīng)不是一種脫離于人文關(guān)懷的改善物質(zhì)生活的技能教育，而是站在關(guān)注人類社會未來健康發(fā)展的新人文主義教育。其教育內(nèi)容早已突破科學(xué)知識的層面到達科學(xué)方法的層面，向著價值觀和科學(xué)倫理等問題對科學(xué)進行反思的文化層面發(fā)展[12]6-11。然而，根據(jù)《PISA 2015科學(xué)框架草案》對科學(xué)素養(yǎng)的定義可知，只有先具備科學(xué)思維，才能對科學(xué)進行反思來解決與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會問題，中國大學(xué)生還遠沒有建立以科學(xué)理性思維為基礎(chǔ)的防御偽科學(xué)和反科學(xué)思潮的免疫系統(tǒng)(科學(xué)和非科學(xué)不分、主客觀不分、科學(xué)證據(jù)意識薄弱、相信迷信等)，盲目地進行后現(xiàn)代主義科學(xué)本質(zhì)觀教育，導(dǎo)致大學(xué)生將科學(xué)知識誤認為是個人主觀的建構(gòu)，而非確定的和客觀的，很容易將西方后現(xiàn)代主義科學(xué)觀念誤認為是科學(xué)精神。這將必然導(dǎo)致社會誠信喪失、學(xué)術(shù)腐敗盛行和偽科學(xué)泛濫，甚至導(dǎo)致崇拜社會迷信和追求“天人合一”的“和諧境界”[12]6-11。

根據(jù)教育重演論的觀點[13]：第一，一個人的教育發(fā)展是一個過程。進入高一級的教育階段一定是以通過了低一級的教育階段為前提；第二，現(xiàn)代學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是對人類文化發(fā)展過程的一種認知意義上的重演。盡管我們在處理人文領(lǐng)域問題上已經(jīng)到達后現(xiàn)代主義階段，但如果我們承認西方科學(xué)文化是從前科學(xué)階段發(fā)展到實證主義科學(xué)階段，再發(fā)展到后現(xiàn)代或后實證主義科學(xué)階段，那么我們在進行科學(xué)教育過程中，就不應(yīng)該超越經(jīng)典的實證主義科學(xué)觀的教育內(nèi)容，而應(yīng)該重視在本國社會文化情境中以擺脫迷信和神話為主的實證主義科學(xué)本質(zhì)作為科學(xué)素養(yǎng)教育內(nèi)容。繼而可以考慮增設(shè)經(jīng)典科學(xué)實驗、科學(xué)史和科學(xué)與宗教等討論課程，培養(yǎng)學(xué)生如何實驗、如何獲得可靠證據(jù)，使得學(xué)生有反思和批判的機會。另外，可以開設(shè)中西文化差異的討論課程，讓學(xué)生有機會反思自己的文化和西方文化的不同，讓學(xué)生認識到科學(xué)與非科學(xué)(藝術(shù)、宗教和迷信)特征之間的區(qū)別。

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[2]中華人民共和國國務(wù)院.全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要(節(jié)選)(2006—2010—2020年)[EB/OL].(2006-02-06)[2015-12-20]. http：//www.gov.cn/jrzg/2006-03/20/content_231610. htm.

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(責(zé)任編輯 李世萍)

Status and Cultivating Strategies of Scientific Literacy for Science Students Based on the Empirical Research

WANDong-sheng

(School of Education Science，Jiangsu Second Normal University，Nanjing，210013，China)

Throuh doing a survey on distinguishing some concepts among 445 science students，such as "scientific knowledge and non-scientific knowledge"，"scienfic evidence，experience and authority" and "science and superstition"，the result shows that the thought of stressing the harmony and "unity of man and nature" is reflected in their views when they try understanding the essence of science in the tracking survey.Therefore，it can be judeged that these students'recognition on the science is in a scientific and non-scientific undifferentiated stage.Therefore，the teaching objectives of promoting undergraduates scientific literacy should pay more attention to the students' understanding of "objects" and "objectivity" in China.Meanwhile，the students should convert their habitual way from"subjectivity"and "humanity" to "objectivity" and break through the traditional thought of "unity of nature and man".In conclusion，the key point of our teaching contents is just the scientific features of classical positivism not postmodernism.

university students；scientific literacy；Chinese culture；education objectives；education contents

2016-02-28

教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項目“學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的文化影響機制與教育路徑研究”(項目編號：15YJCZH157)；江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)研究基金項目“中國文化與科學(xué)教育的相關(guān)性研究”(項目編號：2014SJB260).

萬東升(1976-)男，安徽無為縣人，副教授，博士，主要從事科學(xué)教育與高等教育研究.

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